限定井眼方向待钻轨道设计的代数法

限定了井眼方向的待钻井眼轨道设计问题需要求解一个7元非线性方程组,通常使用的数值迭代方法有许多固有的缺点,提出了一个新方法──代数法：将原始非线性方程组化简成一个三元多项式方程组,再进一步归结为求一个10次多项式方程全部正实数解问题和一个二元线性代数方程组问题。给出了代数法的计算机实现方法,具有计算速度快、数值稳定性好、存储需求小等特点。代数法具有与解析法相近的良好数学性质,能够对问题是否有解做出事前判断;在问题存在多个解的情况下,能够正确求出全部的解。所使用的数学化简技巧能够推广应用到求解定向井、水平井的井眼轨道设计问题中,有重要的理论价值和应用前景。     

水平井三维双增轨道设计问题求解的新方法

三维水平井轨道设计问题可以求出解析解,但在三维的情况下,目前没能找到有效的数学方法来求解分析,通常使用数值迭代法来求解,针对三维双增水平井轨道设计问题,通过一系列的数学变换过程,从原来的7元非线性方程组得到一个一元10次多项式议程,并且证明了：轨道设计问题的其他未知数都可以用这个多项式方程的实数根来解析计算。新方法解决了由设计条件判断设计问题是否有解的问题,由于避免了迭代过程求解,新方法的计算速度和计算可靠性都得到了提高。     

质点沿圆弧轨道的阻尼振动

从分析其受的摩擦力出发，讨论了最大摆角变化的规律；计算摩擦力作功的简便方法；运动方程及振动经历的时间等问题。进而指出这是一种非线性阻尼振动。     

三维漂移轨道设计模型的求解方法

三维漂移轨道设计中考虑自然曲线模型最为适宜,但是由于其计算公式比较复杂,自然曲线模型导出的井眼轨道约束方程组是非线性的,利用迭代法求解时往往会遇到不收敛的情况,给求解带来了困难。本文采用合理的求解过程和改进后的迭代计算格式保证了迭代的收敛。并通过实例验证了它的合理性和正确性。     

二维S型剖面设计第III类初值问题的解析解

第III类初值问题的特点是在三角函数中包含了未知数入靶井段井斜角；而另一个未知数具有长度量钢，出现在方程的线性系数位置上。可以使用平方和方法先将角度未知数从方程组中消去，所得到的方程为一个二次代数方程或线性方程，极易求出解析解。     

二维S型剖面设计第I类初值问题的解析解

二维S型剖面设计第I类初值问题的基本方程组是一个未知数包含在在三角函数中的二元非线性方程组，利用正交矩阵的数学性质通过数学变换将谈方程组简化成两个未知数解耦的简单三角函数方程，进而得到方程组的解析解公式。     

二维S型剖面设计第II类初值问题的解析解

第II类初值问题的共同特点是第三井段井斜角作为未知数包含在三角函数中，而另一个未知数关于方程是线性的。使用平方和方法可以将角度未知数先行消去。得到包含其他未知数的至多二次的代数方程。所得到的解析解公式具有非常简单的形式，对于钻井软件开发具有重要的指导意义。     

二维S型剖面设计第Ⅳ类初值问题的解析解

将第IV类初值问题的原方程组经过变量替换之后转化成形式简洁的新方程组,使用克莱默法则所得到的解析解公式具有相类似的结构。     

钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统

采用了软件实现与硬体实现相结合，前者为主，后者为辅的策略，实现了虚拟现实技术中的三维图形与图像、立体显示、人机交互，并将其成功地应用于钻井轨道设计与井眼轨迹监测中。解决了钻井轨道设计与井眼轨迹监测的三维可视化问题。经加载埕北30区块的地层、设计轨道、靶点、实钻轨迹等数据进行测试，取得了很好的成果。整个系统用VC^ 6.0和OPENGL，辅助以必要的硬件配置，成功地开发完成。     

自然曲线井眼轨道设计模型及反演求解方法

针对自然曲线模型复杂度较高,无解析解,需要求解复杂的隐式方程,容易遇到迭代发散的问题,重点探讨两种约束条件下的自然曲线反演求解算法,设计了稳定的迭代求解流程,并根据坐标增量求解新的井斜角,通过迭代计算快速确定最终结果.为确保计算过程的稳定性和计算结果的可靠性,计算过程中针对模型求解过程中可能出现的除以零的特殊情况,在特...     

一种快速3维无人机航迹规划方法

无人机三维航迹规划由于规划约束众多,同时面临在巨大的搜索空间中寻优,往往规划速度慢,规划效率低.结合二维规划和高度规划实现三维规划是一种有效提升规划速度的解决方案,在利用Fast M arching Method(FMM)进行二维规划的基础上,采用Sparse A-star(SAS)搜索算法进行高度规划,分阶段考虑航迹规划的各种环境约束和机动约束,从而压缩规划空间.实验表明,该方法航迹规划速度快,所得到的三维航迹具有良好的地形跟随能力和避障能力.     

基于圆弧样条参考路径的改进混合A*泊车路径规划算法

在泊车空间狭窄的条件下,现有的基于混合A*算法的泊车路径规划存在成功率低或规划速度慢等问题,为了解决这一问题,设计了一种改进混合A*路径规划算法。通过将圆弧样条曲线作为参考路径,并以参考路径上的点作为混合A*算法的目标点,进而搜索出成功泊入车库的路径。根据不同车位宽度进行了基于Matlab的批量仿真测试,结果表明：改进后的混合A*算法能够显著提高车辆在特定区域泊入车库的成功率,同时具有一定的规划效率。最后基于Prescan、Carsim和Simulink进行了联合仿真实验,验证了所设计算法规划的路径满足实车实验的跟踪要求。     

3维chemotaxis-fluid方程弱解的整体存在性

针对具有非线性3维扩散chemotaxis-fluid模型,在其初边值问题基础上,提出了在m>7/6时该模型具有弱解整体存在性的论断。利用正则化问题的先验估计方法,给出了基于chemotaxis-fluid模型的5个引理并进行了证明,在此证明基础上,对所提论断进行了证明。     

三维装配工艺模型的数字化建模方法

为实现基于三维模型的装配工艺设计,研究了三维装配工艺模型的数字化建模方法. 根据装配工艺设计过程的特点,将三维装配工艺设计过程分为粗装配工艺设计阶段和精装配工艺设计阶段. 针对不同的工艺设计阶段,为三维装配工艺模型提出了3种阶段工艺模型,分别为拆卸工艺模型、粗装配工艺模型及精装配工艺模型,建立了不同阶段模型及辅助工艺信息的表达方法和模型信息间的映射机制,详细阐述了3种阶段工艺模型的建模过程. 基于上述建模方法,开发了基于三维模型的装配工艺设计系统,以一个发动机模型验证了文中提出的建模方法的正确性.      

使用三维栅格地图的移动机器人路径规划

针对移动机器人使用三维地图进行路径规划的问题,研究了使用三维栅格地图的路径规划算法.该算法将装载三维激光扫描仪的移动机器人得到的三维点云转换成为八叉树结构的三维栅格地图;扩展了D*算法使之考虑机器人的尺寸,检测每种位姿状态下是否与环境发生碰撞,生成多条可行路径可以在栅格地图中直接生成机器人的运动轨迹,保证运动过程中机器人自身及物体的安全.实验结果表明:该算法不需要对地图具有先验认识,并且考虑了机器人的实际尺寸,具有较强的可靠性和实用性,已经在真实环境中进行了实验.     

三维虚拟飞行角色的路径规划和姿态控制

针对智能动画生成过程中三维虚拟飞行角色的运动特点,设计了一种以八叉树进行简化场景建模的方法,通过改进启发式函数的设计,较快地为飞行角色规划出比较合理的无碰撞的路径,对规划出的路径使用控制点插值的路径优化策略进行平滑处理,在整个运动过程中支持姿态调整。试验表明该方法不但能规划出合理的飞行路径,而且在满足角色飞行特点的基础上具有一定的最优性,并且能获得较逼真的动画效果,具有较好的应用价值。     

油浸式变压器微型仿生鱼全局路径规划策略

为有效检测大型变压器内部的故障位置和故障类型,通过利用微型仿生鱼对变压器内部进行视觉观测,可较直观的检查变压器内部故障。微型仿生鱼在检测过程中的路径规划是仿生鱼任务完成的关键。针对变压器内部复杂的三维空间,本文提出了基于人工势场法和蚁群算法的三维全局路径规划策略,并利用LABVIEW对变压器微型仿生鱼的三维全局路径规划结果进行了仿真分析。分析结果表明：当引入了人工势场法的相关机理,蚁群算法将不再盲目进行搜索,而是优先选取人工势场合力方向的临近栅格点,提高了算法搜索速度和全局寻优能力。基于人工势场法和蚁群算法的三维全局路径规划策略对微型仿生鱼进行了有效路径规划,具有较好的实用性,这对后续变压器微型仿生鱼样机的控制提供了重要参考。     

云模型蚁群算法在无人机航迹规划中的应用

为中高空飞行的无人机提出了一种新型航路规划算法。该方法基于云模型蚁群算法。基本蚁群算法有着突出的缺陷:易陷入局部最优解而且需要计算时间长。提出的改进型蚁群算法,通过云模型来控制信息素强度Q和挥发系数ρ的大小,从而得到更好的收敛性与避免陷入局部最优解,并进行了TSP问题的仿真计算。通过将无人机任务地图网格离散化,运用云模型蚁群算法进行航迹规划。     

基于改进人工鱼群算法的复杂地貌无人机三维路径规划

针对无人机在复杂海域地貌中的三维路径规划,在人工鱼群算法的基础上提出了一种改进的适应性人工鱼群算法。首先,利用数学模型建立地貌的三维模型,选取路径最短为性能评价函数,保证路径规划的合理性;其次,考虑到传统的人工鱼群算法前期收敛速度慢,后期需要精确搜索提高算法精度,提出自适应步长和自适应视野范围来更新个体的位置。为了避免算法陷入局部最优,在追尾行为中引入鱼群中的社会经验位置进行更新;最后,利用MATLAB对在3个复杂程度不同的地图中与传统的人工鱼群算法与粒子群算法对比,仿真结果表明改进后的人工鱼群算法在三维路径规划问题求解中具有更好的收敛速度和精度。     

STL实体模型数控加工路径规划算法探讨

针对数控加工中STL模型的刀具路径规划一直存在损失模型精度的问题,提出了在STL切片的基础上,对切片数据进行三次分段NURBS曲线插值,通过刀触点计算出刀位点来实现加工路径规划的算法,并且给出了算法的应用实例。实验表明,规划算法是有效和可行的。